我国目前正处于城市化快速发展阶段,其相应的基础设施建设也在大力推进。为解决城市建设过程中道路反复开挖、市政管线事故频发及高压电线高空架设等问题,我国各地、市正积极推进地下综合管廊建设。所谓地下综合管廊,是指建于城市地下、用于容纳给水、排水、热力、电力、天然气和通信等管线中的两类及以上工程管线的构筑物及附属设施。地下综合管廊内部市政管线的安全有效运行,对于保障城市正常运转十分重要,被誉为现代城市运转的“生命线”。地下综合管廊除应满足平时城市建设发展的需求外,还应具备保障战时降低国民损失的能力,地下综合管廊工程建设时需兼顾人防建设的需要。地下综合管廊兼顾人防建设,不但可以提高综合管廊平时防御自然灾害的能力,而且还能在战时有效降低空袭损害,同时也可以作为战时地下重要通道和避难场所。因此,地下综合管廊兼顾人防建设具有十分重要的意义。

地下综合管廊最早起源于法国,距今已有180余年历史,而关于地下综合管廊兼顾人防建设技术的研究,直到20世纪7年代才开始开展。如:Richard分析了城市的现状及未来规划等功能特点,提出了地下空间开发兼顾人防建设的思路: Tetsaya等冋结合实际工程,提出人防工程应与包括地下综合管廊在内的地下空间开发相结合的理论,建立了地下空间防护体系。在工程应用方面,瑞典的Stockholm地下综合管廊在建设过程中,较好地与人防工程结合起来。目前随着国际军事的不断变革,国外诸多学者开始关注地下综合管廊等地下空间工程兼顾人防建设技术的研究。我国地下综合管廊建设,最早可追溯到1958年北京某广场地下综合管廊工程的建设,而直到20世纪末,国内学者才开始就地下综合管廊兼顾人防建设技术方面进行研究。如:董银山结合地下空间开发与人防工程建设的实际情况,提出城市基础建设兼顾人防建设的思路。从21世纪开始,随着我国安全战略布局的变化和我国地下综合管廊工程建设的大力推进,地下综合管廊兼顾人防建设技术已引起国内学者的高度关注。如:浙江省相关单位以适度兼顾人防建设为基点,开展了地下综合管廊兼顾人防建设技术的专项研究,并编制了《浙江省城市地下综合管廊工程兼顾人防需要设计导则》叫广州市相关单位基于防护理论和防护设备等方面,开展了相关课题研究,并编制了《广州市地下综合管廊人民防空设计指引》叫陈珂等从理论研究、城市规划和人防建设3个方面,分析了城市综合管廊兼顾人防工程的价值意义。此外,河北省、北京市等地、市相关单位也开展了相关研究。在工程应用方面,浙江金华新区在地下综合管廊工程建设中,开创了管廊兼顾人防“地下长城”功能的平战结合新模式,实现了显著的经济、社会、生态和战备效益冋。此外,广州国际金融城起步区地下综合管廊工程的设计也考虑了兼顾人防需要的建设要求口。我国关于地下综合管廊兼顾人防建设技术的理论研究和工程实践仍处于起步阶段,且国家尚未出台相关规范标准,所以急需开展相关技术研究工作。

地下综合管廊兼顾人防设计的主要目的,是为了保障管廊内部管线在战时免受武器的袭击和破坏,其主体结构抗力可与结构类型相似的地铁工程人防防护标准相一致,其防常规武器抗力级别和防核武器抗力级别均设为6级口。战时管廊的廊道部分不掩护人员,故不做防化考虑,且不考虑早期核辐射对管线的影响。管廊的防护单元应根据管廊级别、舱室设置等具体情况确定,对于盾构法管廊不做防护单元划分;由于监控中心是管廊安全运行的“大脑”,所以可单独设置防护单元。地下综合管廊中的出入口、逃生口、投料口等孔口节点为战时防护最薄弱的环节,建筑布局时应将孔口处理作为重点,处理时还需考虑工程造价。管廊的战时人员出入口应结合平时人员出入口、逃生口的设置而设置,以降低工程造价。设防护单元的管廊,每个防护单元直通室外地面的岀入口不应少于2个;地下监控中心至少设置1个直通室外地面的战时主要出入口和1个通向相邻防护单元的连通口;主要出入口应尽量设置于地面建筑倒塌范围之外,如必须设置在倒塌范围之内,应在口部采取防坍塌堵塞的有效措施。由于管廊的廊道不必考虑防化要求,故在该部位的人员出入口设置1道向外开启的防护密闭门进行防护。为节约工程造价,逃生口宜优先选用防护密闭盖板,也可采用防护密闭门封堵。对于吊装口的防护,可采用防护密闭门垂直封堵,也可采用钢筋混凝土预制构件进行水平封堵。地下综合管廊各口部防护见图1。
结构防护是地下综合管廊防护设计的核心内容。其主体结构宜选用高性能钢筋混凝土材料,混凝土强度等级最低为C30;如果采用预应力混凝土结构,其混凝土强度等级最低为C40;钢筋应采用HRB400、HRB500、HPB300级钢筋。根据相关研究,管廊工程在常规武器或核武器爆炸动荷载作用下,其主体结构的动力分析可采用等效静荷载法。在动荷载作用或动、静荷载共同作用下,所采用的材料强度可根据静荷载作用下的强度乘以大于1的综合调整系数确定,计算式为:

式中兀为有动荷载作用时的材料强度设计值了为静荷载作用下的材料强度设计值;口为动荷载作用下材料强度综合调整系数。主体结构在确定等效静荷载和静荷载后,可按静力计算方法进行结构内力分析,其承载力计算式为:
式中:r0为结构重要系数,取1.0;rG为永久荷载分项系数,取1.0〜1.2;SGK为永久荷载效应标准值;rQ为等效静荷载分项系数,取1.0;SQK为等效静荷载效应标准值;R(……)为承载力设计值函数,fcd为混凝土强度设计值,可根据式(1)确定,fyd为钢筋强度设计值,可根据式(1)确定;啊αk为几何参数标准值。地下综合管廊兼顾人防建设需考虑承受动荷载作用,其构件截面的宽度(厚度)应根据计算确定,构件最小宽度(厚度)应满足图2的要求。顶板、承重外墙厚度均不应小于250mm;防护设备门框墙厚度不应小于300mm;承重内墙厚度不应小于200mm。关于构件钢筋设置,顶板、侧壁应设置梅花型排列的拉结钢筋;纵向受力钢筋的锚固长度仃应为普通钢筋混凝土受拉钢筋锚固长度的1.05倍;对于防护密闭门洞口四角应配置2根直径为16mm的斜向钢筋。地下综合管廊结构防护构造见图2。

各管线进入管廊侧壁、顶板的洞口,应根据洞口尺寸采取不同防护措施,见表1。
地下综合管廊进行平战转换设计时,应结合平战设备,最大限度地降低转换工作量。平战转换不应采取现浇法施工,宜采用通用化、定型化的构件和设备。平战转换设计应与主体结构同步设计、同步施工、同步完成,其孔口转换技术措施中的预埋件、预留洞口等均应同步设计施工。
1)地下综合管廊在确保城市正常运转中扮演着重要角色,其兼顾人防建设技术的研究和应用在我国仍处于探索阶段,国家尚未岀台相关规范标准,今后相关学者应加强该方向的技术研究,为推进我国地下综合管廊兼顾人防建设提供理论和技术支撑。2)地下综合管廊工程造价较大,与人防工程相结合势必将进一步增大其工程造价,但仍然建议相关人员按“满足平时使用为基础,兼顾战时防护为目标,增加造价最小为前提”的防设计原则,进行地下综合管廊的设计,以满足社会发展的需要和战时国防的需求。